JPH08507265A - 改良された表面付着性を有する靭性のある積層紙 - Google Patents

改良された表面付着性を有する靭性のある積層紙

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Abstract

(57)【要約】 良好な付着性を有する2つの外側層および1つの靭性のあるコア層を含んでなるハニカム構造体のためのラミネートであり、該コアはラミネートの50〜70重量%を構成しており且つ約60〜80重量%のポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)フィブリドを含有しておりそして各々の外側層はラミネートの15〜25重量%を構成しており且つ約60〜70重量%のフロックを含有している、ラミネート。

Description

【発明の詳細な説明】 改良された表面付着性を有する靭性のある積層紙 発明の背景 コアがポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)(MPD−I)フィブリドお よびポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)(PPD−T)繊維の不織紙であ るマトリックス樹脂を含浸させたハニカムコアを含んでなる構造体がリン(Lin )の米国特許第5,137,768号に教示されている。 リンの特許に記載されている如く、ハニカム構造体は紙ロールから個別シート を切断し、シートに接着剤のストライプまたはノードラインを適用しそしてシー トを一緒に積層することにより製造される。接着剤は活性化されて層をストライ プに沿って結合させる。膨張したハニカム構造体は、接着剤がそれ以上の分離を 妨げる点までシートを引っ張ることにより製造される。それを次にエポキシまた はフェノール系樹脂の中に浸して紙に含浸させる。リンは、マトリックス樹脂に よる紙の飽和がハニカム性質にとって重要でありそしてこの理由のため50重量 %以下のフィブリドを含有する紙を使用することを指摘している。過剰量のフィ ブリドは紙を密閉してしまうため、ストライプ状の接着剤が十分に接着しない。 それはまたマトリックス樹脂が十分浸透して所望のハニカム性質を与えることも 妨害する。他方では、シート中でフィブリドが少なすぎると、適度の靭性を不足 させる。 図面 図面は本発明のラミネートを図式的に描写している。 発明の要旨 本発明は2つの外側層および1つの内側層を含んでなる良好な表面付 着性を有する靭性のあるラミネートであり、該内側層はラミネートの50〜70 重量%を構成しており且つ約60〜80重量%のポリ(m−フェニレンイソフタ ルアミド)フィブリドを含有しており、残りはポリ(m−フェニレンイソフタル アミド)、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)、コポリ(p−フェニレン /3,4′−ジフェニルエーテルテレフタルアミド、炭素、またはガラスフロッ クであり、そして各々の外側層はラミネートの15〜25重量%を構成しており 且つ約60〜70重量%のフロックを含有しており、残りはポリ(m−フェニレ ンイソフタルアミド)フィブリドであり、これらの層はカレンダー処理されて0 .6〜0.9の密度を有する密着構造体を形成する。このラミネートから製造さ れそして樹脂が含浸されているハニカム構造体も包括される。 発明の詳細な記述 本発明の積層シートは種々の方法のいずれかにより製造することができる。一 つの方法は紙を製紙機上で積層して各々の層の中で予め決められたフィブリド/ フロック比を有する3つの別個の層を製造し、その後に一般的に行われているよ うに製紙機上で加圧および乾燥により処理することを含んでいる。例えば、繊維 およびフロックの配合物を3−層水圧タイプのヘッドボックスに供給、該ボック スは限定された層の混合だけが生ずるスライス出口まで成分の層の分離を保って いる。他の方法は各々選択されたフィブリド/フロック比を有する3つの単一シ ートを層にしそしてカレンダー処理する方法である。さらに他の方法は製紙機上 で2つの層を積層し(1つの外側層およびコア層の半分)、そしてこれらの紙の 2つをカレンダー工程で層にする方法である。さらに、複数の層を成形ワイヤー の上に置きそしてカレンダー処理する種々の方法も考 えうる。 ハニカム構造体中での使用のためには、厚さによるが、積層シートがカレンダ ー処理後に1.1〜3.4オンス/ヤード2の基礎重量および0.6〜0.9g /ccの密度を有することが好ましい。 上記のリンの特許に開示されている如く、繊維およびフィブリドから製造され た紙はグロス(Gross)の米国特許第3,756,908号および他の先行技術 から知られている。コア層すなわち内側層は本発明の積層シート構造体の50〜 70重量%を構成しておりそして約60〜80重量%のMPD−Iを含有してお り、該層の残りはフロックである。ラミネートのコア層は各々がラミネートの1 5〜25重量%を構成している2つの外側層の間に挟まれている。外側層は約6 0〜70重量%のフロックを含有しており、該層の残りはMPD−Iフィブリド である。 MPD−Iフィブリドおよびフロックの代わりに、イソフタロイル単位との混 合物を基にして5モル%までのテレフタロイル単位を含有する共重合体を使用す ることもできる。ここで使用される際には、MPD−Iはホモ重合体および該共 重合体の両者を含むことを意図する。 図面に示されているようにラミネートの構造がハニカム構造体に対して特に価 値ある性質を与える。フロックに富んでいる外側層(1)はストライプ状の接着 剤および含浸用のエポキシまたはフェノール系樹脂に関する優れた基質となる。 他方で、コア層(2)は靭性を与えそして樹脂の浸透に対する障壁として作用し ながらそれは不必要な接着剤または樹脂は容易に吸収しない。従って、複合体の 各々の層は別々の機能を果し、それが集合してハニカム構造体のための特に有用 なコアを与える。 試験工程 表面強度試験(SSTR試験) サンプル製造] 6つの8インチ×8インチの正方形を各サンプルから切断し、そして機械方向 に標識を付ける。5インチ長さの接着剤(3M DP−100エポキシ)のスト ライプを1つの正方形の横方向で一端から3インチに製造する。他の(未処理の )正方形を糊づけされたサンプルの頂部に直接4つの端部全てを整列させて置き 、そして正方形を0.18psiの圧力で少なくとも10分間にわたり一緒に加 圧する。結合された正方形を炉の中で105℃において10−20分間にわたり 硬化させる。3つの1インチ幅のストライプを機械方向で正方形の中心部分から 切断する。 検体の強度をインストロン・テスター(モデル1122)中で下記の条件を使 用して測定する: 検体数 サンプル当たり9 クロスヘッド速度 2.0インチ/分 ゲージ長さ 3.0インチ 検体をクランプ(インストロン・モデル2712−004)中に剥離試験配置で 挿入し、検体の長い方の2つのテール上で引っ張る。短いテールは自由に垂れて いる。報告されている測定値は負荷伸び曲線上の最大負荷点である。結果は0. 1ポンドで四捨五入したポンド力の単位で表示されている。報告されている値は 9つの検体の平均である。 下記の実施例は、対照用以外は、本発明を説明するものである。それらは限定 しようとするものではない。 実施例 実施例1 この実施例はポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)フィブリドおよびフロ ックを使用する本発明の不織シート構造体の製造を示すものである。3つの別個 のハンドシートを製造しそして床台で組み合わせて1つの積層された紙サンプル を製造すべきである。所望の重量%のフィブリドおよび所望の重量%のフロック (下記の表1を参照のこと)を含有する外側層ハンドシートを計算された割合の 0.3%固体分のフィブリドスラリーおよび0.25インチのフロックから製造 した。フィブリドおよびフロック並びに2400mlの水をブリティシュ・パル プ・エバリュエーション・アパラタス(マビス・エンジニアリング・リミテッド 、No.8233)中に加えそしてそれらを5分間分散させることによりハンド シートを製造した。この原料をノーブル・アンド・ウッズ・ハンドシート型に加 え、そして追加の水を加えた。原料溶液を撹拌板を用いて10回撹拌し、次に1 00メッシュスクリーンを通して真空排水した。サンプルを2層(各々の側面) のブロッター紙の間で横に置き過剰の水分を除去した。サンプルおよび100メ ッシュスクリーンをテーブル上部にほうり出すことによりハンドシートを次にブ ロッター紙に移した。所望の重量%のフィブリドおよび所望の重量%のフロック を含有する内側層を構成する他のハンドシートも同様な方式で製造した。 適切な配向状態(外側/内側/外側層)の3つのハンドシートを全て一緒にし そして次にハンドシートホットプレー卜乾燥機(ノーブル・アンド・ウッズモデ ルNo.F10)上で乾燥した。サンプル強度は長網式抄紙機上で製造するのに 十分であると判定された。 サンプルをホットプレス(ファレル・ワトソン−スチルマン、モデル No.9175−MR)上で1000psi、535°Fにおいて1分間加圧し た。サンプルの引っ張り性質および表面強度(SSTR)を測定し、そして以下 に報告する。 対照用並びに項目A、B、CおよびDのコア層はそれぞれラミネートの58%、 67%、50%、67%および50%を構成する。 項目A−Dのそれぞれは対照用と比べて改良された付着性を与えたが、 項目Bは低い伸びおよび破壊強度を有していた。この相対的に低い破壊強度およ び伸びは内側層中の大きい割合のフィブリド並びに内側層が最低許容限度付近の 量で存在しているという事実による。 ハニカム構造体を製造するために、ラミネートA−Dを接着剤で筋をつけそし てシートを一緒に積層した。接着剤は加熱により活性化されそしてコア構造体を 樹脂浴の中に浸しそして米国特許第5,137,768号に記載されている如く 硬化させることにより該ハニカム構造体にエポキシまたはフェノール系樹脂を含 浸させうるハニカム構造体中で膨張させた。実施例2 273乾燥ポンド当量のフィブリドを638乾燥ポンド当量の0.25インチ フロック並びに17,000ガロンの水をタンク中に入れ、そしてそれを15分 間分散させることにより、原料を製造した。この原料をポンプで標準的な傾斜ワ イヤー製紙機に分/インチ幅当たり61.89ガロンの割合で加えて毎分150 フィートのワイヤー速度で9.28ポンド/3000フィートリームのシートを 製造した。このシートを〜1%の水分基準となるまで乾燥した。この紙をラミネ ートの外側層として使用した。 内側層はグロス特許(米国特許第3,756,908号)中に教示されている 如く上記で使用されたものと同様なフィブリドおよびフロックを用いて製造した 。内側層は39.59ポンド/3000フィートリームであった。3つの層をカ レンダー処理で一緒にして1枚の紙を製造した。この紙の2つのサンプルを製造 した。 比較のために、対照用の紙を米国特許第3,756,908号に教示さ れている如くして〜40ポンド/3000フィートリームの基礎重量で製造しそ してカレンダー処理した。 これらのサンプルの性質を以下に示す:
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1994年12月28日 【補正内容】 明細書 改良された表面付着性を有する靭性のある積層紙 発明の背景 コアがポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)(MPD−I)フィブリドお よびポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)(PPD−T)繊維の不織紙であ るマトリックス樹脂を含浸させたハニカムコアを含んでなる構造体がリン(Lin )の米国特許第5,137,768号に教示されている。 リンの特許に記載されている如く、ハニカム構造体は紙ロールから個別シート を切断し、シートに接着剤のストライプまたはノードラインを適用しそしてシー トを一緒に積層することにより製造される。接着剤は活性化されて層をストライ プに沿って結合させる。膨張したハニカム構造体は、接着剤がそれ以上の分離を 妨げる点までシートを引っ張ることにより製造される。それを次にエポキシまた はフェノール系樹脂の中に浸して紙に含浸させる。リンは、マトリックス樹脂に よる紙の飽和がハニカム性質にとって重要でありそしてこの理由のため50重量 %以下のフィブリドを含有する紙を使用することを指摘している。過剰量のフィ ブリドは紙を密閉してしまうため、ストライプ状の接着剤が十分に接着しない。 それはまたマトリックス樹脂が十分浸透して所望のハニカム性質を与えることも 妨害する。他方では、シート中でフィブリドが少なすぎると、適度の靭性を不足 させる。 高い構造の、低い密度のプレスボードは米国特許第5,089,088号に開 示されており、そして湿ったアラミド材料の多くの層を一緒に積層しそして次に 水分を使用して積層を膨張させることにより製造される。アラミド材料は、ポリ (m−フェニレンイソフタルアミド)の融解−結合 されたフィブリドおよびフロックの組み合わせであり、そしてボードの密度は1 立方センチメートル当たり0.45グラムより小さい。 図面 図面は本発明のラミネートを図式的に描写している。 発明の要旨 本発明は2つの外側層および1つの内側層を含んでなる良好な表面付着性を有 する靭性のあるラミネートであり、該内側層はラミネートの50〜70重量%を 構成しており且つ約60〜80重量%のポリ(m−フェニレンイソフタルアミド )フィブリドを含有しており、残りはポリ(m−フェニレンイソフタルアミド) 、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)、コポリ(p−フェニレン/3,4 ′−ジフェニルエーテルテレフタルアミド、炭素、またはガラスフロックであり 、そして各々の外側層はラミネートの15〜25重量%を構成しており且つ約6 0〜70重量%のフロックを含有しており、残りはポリ(m−フェニレンイソフ タルアミド)フィブリドであり、これらの層はカレンダー処理されて0.6〜0 .9の密度を有する密着構造体を形成する。このラミネートから製造されそして 樹脂が含浸されているハニカム構造体も包括される。 発明の詳細な記述 本発明の積層シートは種々の方法のいずれかにより製造することができる。一 つの方法は紙を製紙機上で積層して各々の層の中で予め決められたフィブリド/ フロック比を有する3つの別個の層を製造し、その後に一般的に行われているよ うに製紙機上で加圧および乾燥により処理することを含んでいる。例えば、繊維 およびフロックの配合物を3−層水圧タイプのヘッドボックスに供給、該ボック スは限定された層の混合だ けが生ずるスライス出口まで成分の層の分離を保っている。他の方法は各々選択 されたフィブリド/フロック比を有する3つの単一シートを層にしそしてカレン ダー処理する方法である。さらに他の方法は製紙機上で2つの層を積層し(1つ の外側層およびコア層の半分)、そしてこれらの紙の2つをカレンダー工程で層 にする方法である。さらに、複数の層を成形ワイヤーの上に置きそしてカレンダ ー処理する種々の方法も考えうる。 ハニカム構造体中での使用のためには、厚さによるが、積層シートがカレンダ ー処理後に37.4〜115.6グラム/平方メートル(1.1〜3.4オンス /ヤード2)の基礎重量および0.6〜0.9g/ccの密度を有することが好 ましい。 上記のリンの特許に開示されている如く、繊維およびフィブリドから製造され た紙はグロス(Gross)の米国特許第3,756,908号および他の先行技術 から知られている。コア層すなわち内側層は本発明の積層シート構造体の50〜 70重量%を構成しておりそして約60〜80重量%のMPD−Iを含有してお り、該層の残りはフロックである。ラミネートのコア層は各々がラミネートの1 5〜25重量%を構成している2つの外側層の間に挟まれている。外側層は約6 0〜70重量%のフロクを含有しており、該層の残りはMPD−Iフィブリドで ある。 MPD−Iフィブリドおよびフロックの代わりに、イソフタロイル単位との混 合物を基にして5モル%までのテレフタロイル単位を含有する共重合体を使用す ることもできる。ここで使用される際には、MPD−Iはホモ重合体および該共 重合体の両者を含むことを意図する。 図面に示されているようにラミネートの構造がハニカム構造体に対し て特に価値ある性質を与える。フロックに富んでいる外側層(1)はストライプ 状の接着剤および含浸用のエポキシまたはフェノール系樹脂に関する優れた基質 となる。他方で、コア層(2)は靭性を与えそして樹脂の浸透に対する障壁とし て作用しながらそれは不必要な接着剤または樹脂は容易に吸収しない。従って、 複合体の各々の層は別々の機能を果し、それが集合してハニカム構造体のための 特に有用なコアを与える。 試験工程 表面強度試験(SSTR試験) サンプル製造] 6つの20.3センチメートル×20.3センチメートル(8インチ×8イン チ)の正方形を各サンプルから切断し、そして機械方向に標識を付ける。12. 7センチメートル(5インチ)長さの接着剤(3M DP−100エポキシ)の ストライプを1つの正方形の横方向で一端から7.62センチメートル(3イン チ)に製造する。他の(未処理の)正方形を糊づけされたサンプルの頂部に直接 4つの端部全てを整列させて置き、そして正方形を0.0061キログラム/平 方メートル(0.18psi)の圧力で少なくとも10分間にわたり一緒に加圧 する。結合された正方形を炉の中で105℃において10−20分間にわたり硬 化させる。3つの2.54センチメートル(1インチ)幅のストライプを機械方 向で正方形の中心部分から切断する。 検体の強度をインストロン・テスター(モデル1122)中で下記の条件を使 用して測定する: 検体数 サンプル当たり9 クロスヘッド速度 5.08センチメートル/分(2.0インチ/ 分) ゲージ長さ 7.62センチメートル(3.0インチ) 検体をクランプ(インストロン・モデル2712−004)中に剥離試験配置で 挿入し、検体の長い方の2つのテール上で引っ張る。短いテールは自由に垂れて いる。報告されている測定値は負荷伸び曲線上の最大負荷点である。結果は45 .4グラム(0.1ポンド)で四捨五入したグラム(ポンド)力の単位で表示さ れている。報告されている値は9つの検体の平均である。 下記の実施例は、対照用以外は、本発明を説明するものである。それらは限定 しようとするものではない。 実施例 実施例1 この実施例はポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)フィブリドおよびフロ ックを使用する本発明の不織シート構造体の製造を示すものである。3つの別個 のハンドシートを製造しそして床台で組み合わせて1つの積層された紙サンプル を製造すべきである。所望の重量%のフィブリドおよび所望の重量%のフロック (下記の表1を参照のこと)を含有する外側層ハンドシートを計算された割合の 0.3%固体分のフィブリドスラリーおよび0.64センチメートル(0.25 インチ)のフロックから製造した。フィブリドおよびフロック並びに2400m lの水をブリティシュ・パルプ・エバリュエーション・アパラタス(マビス・エ ンジニアリング・リミテッド、No.8233)中に加えそしてそれらを5分間 分散させることによりハンドシートを製造した。この原料をノーブル・アンド・ ウッズ・ハンドシート型に加え、そして追加の水を加えた。 原料溶液を撹拌板を用いて10回撹拌し、次に100メッシュスクリーンを通し て真空排水した。サンプルを2層(各々の側面)のブロッター紙の間で横に置き 過剰の水分を除去した。サンプルおよび100メッシュスクリーンをテーブル上 部にほうり出すことによりハンドシートを次にブロッター紙に移した。所望の重 量%のフィブリドおよび所望の重量%のフロックを含有する内側層を構成する他 のハンドシートも同様な方式で製造した。 適切な配向状態(外側/内側/外側層)の3つのハンドシートを全て一緒にし そして次にハンドシートホットプレート乾燥機(ノーブル・アンド・ウッズモデ ルNo.F10)上で乾燥した。サンプル強度は長網式抄紙機上で製造するのに 十分であると判定された。 サンプルをホットプレス(ファレル・ワトソンースチルマン、モデルNo.9 175−MR)上で34キログラム/平方メートル(1000psi)、447 ℃(535°F)において1分間加圧した。サンプルの引っ張り性質および表面 強度(SSTR)を測定し、そして以下に報告する。 対照用並びに項目A、B、CおよびDのコア層はそれぞれラミネートの58%、 67%、50%、67%および50%を構成する。 項目A−Dのそれぞれは対照用と比べて改良された付着性を与えたが、項目B は低い伸びおよび破壊強度を有していた。 ハニカム構造体を製造するために、ラミネートA−Dを接着剤で筋をつけそし てシートを一緒に積層した。接着剤は加熱により活性化されそしてコア構造体を 樹脂浴の中に浸しそして米国特許第5,137,768号に記載されている如く 硬化させることにより該ハニカム構造体にエポキシまたはフェノール系樹脂を含 浸させうるハニカム構造体中で膨張させた。実施例2 124乾燥キログラム(273乾燥ポンド)当量のフィブリドを290乾燥キ ログラム(638乾燥ポンド)当量の0.64センチメートル(0.25インチ )フロック並びに61.7キロリットル(17,000ガロン)の水をタンク中 に入れ、そしてそれを15分間分散させることにより、原料を製造した。この原 料をポンプで標準的な傾斜ワイヤー製紙機に分/センチメートル幅当たり1.4 3リットル(分/インチ幅当たり61.89ガロン)の割合で加えて毎分45. 7メートルのワイヤー速度で4.2キログラム/915メートルリーム(150 フィートのワ イヤー速度で9.28ポンド/3000フィートリーム)のシートを製造した。 このシートを〜1%の水分基準となるまで乾燥した。この紙をラミネートの外側 層として使用した。 内側層はグロス特許(米国特許第3,756,908号)中に教示されている 如く上記で使用されたものと同様なフィブリドおよびフロックを用いて製造した 。内側層は18.0キログラム/915メートルリーム(39.59ポンド/3 000フィートリーム)であった。3つの層をカレンダー処理で一緒にして1枚 の紙を製造した。この紙の2つのサンプルを製造した。 比較のために、対照用の紙を米国特許第3,756,908号に教示されてい る如くして〜18キログラム/915メートル(40ポンド/3000フィート )リームの基礎重量で製造しそしてカレンダー処理した。 これらのサンプルの性質を以下に示す: 請求の範囲 1.良好な表面付着性を有しそして2つの外側層および1つの内側層を含んでな ることにより特徴づけられているフロックおよびポリ(m−フェニレンイソフタ ルアミド)フィブリドのいくつかの層を有するラミネートであり、該内側層はラ ミネートの50〜70重量%を構成しており且つ約60〜80重量%のポリ(m −フェニレンイソフタルアミド)フィブリドおよび残りの量のフロックを含有し ておりそして各々の外側層はラミネートの15〜25重量%を構成しており且つ 約60〜70重量%のフロックを含有しており、残りはポリ(m−フェニレンイ ソフタルアミド)フィブリドである、ラミネート。 2.フロックがポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)である、請求の範囲第 1項に従うラミネート。 3.0.6〜0.9g/ccの密度および37.4〜115.6グラム/平方メ ートル(1.1〜3.4オンス/ヤード2)の基礎重量を有する、請求の範囲第 1項に従うラミネート。 4.請求の範囲第1項のラミネートから製造されそして樹脂を含浸させているハ ニカム構造体。 【図1】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.2つの外側層および1つの内側層を含んでなる良好な表面付着性を有する靭 性のあるラミネートであり、該内側層はラミネートの50〜70重量%を構成し ており且つ約60〜80重量%のポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)フィ ブリドおよび残りの量のフロックを含有しておりそして各々の外側層はラミネー トの15〜25重量%を構成しており且つ約60〜70重量%のフロックを含有 しており、残りはポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)フィブリドである、 ラミネート。 2.フロックがポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)である、請求の範囲第 1項に従うラミネート。 3.0.6〜0.9の密度および1.1〜3.4オンス/ヤード2の基礎重量を 有する、請求の範囲第1項に従うラミネート。 4.請求の範囲第1項のラミネートから製造されそして樹脂を含浸させているハ ニカム構造体。
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